BASES DE DATOS 1Teórico: Diseño Conceptual

MODELADO CONCEPTUAL

� Primera etapa en el diseño de una BD� Sub-etapas:

� Estudio del problema real� Especificación usando un lenguaje de muy alto nivel� Validar el resultado

� Actividad en la cual se construyen esquemas conceptuales de una realidad

� Modelos Conceptuales :� Son modelos de datos de muy alto nivel� En general se concentran en las estructuras y restricciones de

integridad� Suelen tener una representación gráfica asociada� Ejemplos:

� Modelo Entidad-Relación (1976)� Modelo ER Extendidos (80’s y 90’s)

ELEMENTOS EN UN MODELO DE DATOS CONCEPTUAL

� Conjuntos : � Los elementos de interés aparecen agrupados o

clasificados en conjuntos de acuerdo a sus características

� Relaciones entre Conjuntos : � Conjuntos de parejas, ternas, cuaternas, etc. de

elementos de los conjuntos anteriores

� Restricciones de Integridad : � Condiciones que indican cuando un elemento o una

pareja puede o no puede pertenecer a un conjunto o relación

TÉRMINOS COMUNES

� Atributo : � Característica que nos interesa de un determinado elemento

de la realidad� Tiene un tipo asociado

� Cardinalidad :� Indica cuantos elementos de un conjunto pueden estar

relacionados con un elemento del origen� Es una restricción de integridad� N:1

� Dada una relación entre dos conjuntos A y B, se dice que tiene cardinalidad N:1, si dado un elemento cualquiera de A, puede haber en la relación sólo una pareja con ese elemento

� N:N� Dada una relación entre dos conjuntos A y B, se dice que tiene

cardinalidad N:N, si dado un elemento cualquiera de A, puede haber en la relación cualquier cantidad de elementos de B

TÉRMINOS COMUNES

� Totalidad :� Dada una relación entre dos conjuntos A y B, se dice

que es total con respecto a A si todos los elementos de A deben aparecer en alguna pareja de la relación

� Es una restricción de integridad

PRINCIPIOS DE LOS ESQUEMAS CONCEPTUALES

� Principio del 100% :� El esquema conceptual asociado a un problema debe

representar todos sus aspectos

� Principio de Conceptualización :� El esquema conceptual no debe incluir ningún elemento

asociado a la implementación del esquema, así como ningún elemento orientado a la performance de la futura BD

MODELO ENTIDAD-RELACIÓN (MER)

� Es un modelo conceptual muy utilizado:� Propuesto por Chen en 1976� Existen variantes del MER� Los modelos OO toman ideas del MER, por lo que

presentan similitudes

� Conceptos básicos:� Entidad : Elemento de la realidad� Relación : Asociación entre elementos

MODELO ENTIDAD-RELACIÓN (MER)

� Tiene un DDL gráfico orientado a la representación de estructuras y restricciones de integridad

� No tiene un DML estándar

� Tiene 2 elementos básicos:� Diagrama Entidad-Relación : Representa las

estructuras y restricciones estandarizadas� Restricciones No Estructurales : Son fórmulas lógicas

o de conjuntos que representan las restricciones que no pueden ser expresadas en el diagrama por su complejidad o falta de notación

CONSTRUCTORES

� Conjunto de Entidades : � Modela objetos de la realidad

� Relación :� Modela asociaciones entre objetos

� Atributo :� Modela propiedades de tipos de entidades o de relaciones

� Agregación :� Representa una relación como un tipo de entidad

� Especialización :� Modela sub-tipos de una entidad

DIAGRAMA ENTIDAD-RELACIÓN

� Los conjuntos de entidades se representan con un rectángulo con el nombre, del que “cuelgan” los atributos

� Las relaciones se representan con un rombo con el nombre, del que conecta con el conjunto de entidades que relaciona

� Hay un conjunto de restricciones que se puede imponer sobre el diagrama con diferentes notaciones

PASOS PARA APLICAR UN MODELO DE DATOS A UNA DETERMINADA REALIDAD

1. Identificar los elementos de la realidad

2. Identificar las relaciones entre los elementos

3. Representar las propiedades que interesan de nuestros elementos identificados

4. Determinar otras restricciones que deseamos imponer

EJEMPLO

ENTIDADES

� Es un elemento distinguible de nuestra realidad

� Las entidades se agrupan en conjuntos de entidades o tipos de entidades

� Ejemplo:

ATRIBUTOS

� Es una propiedad de una entidad o relación

� Tipos de atributos:� Simples : Tiene un único valor para una entidad

particular

� Estructurados : Permite representar atributos compuestos

� Multivalorados : Puede tener un conjunto de valores para una entidad particular

� Ejemplo:

ATRIBUTOS DETERMINANTES

� Un atributo es determinante cuando no pueden existir dos entidades en el conjunto que tengan el mismo valor en ese atributo

� Las entidades del conjunto se pueden identificarmediante los valores de ese atributo

� Es una restricción porque dice cuáles conjuntos de entidades son instancias válidas para este esquema y cuáles no lo son

� Ejemplo:

RELACIONES

� Es un conjunto de parejas, ternas, cuaternas, etc.

� Se representa con un rombo que une las entidades que participan de la relación

� Ejemplo:

RESTRICCIONES SOBRE RELACIONES

� Cardinalidad

� Totalidad

� Restricciones No Estructurales

� Ejemplo:

ATRIBUTOS DE RELACIONES

� Ejemplo : Cada paciente puede ser atendido por más de un médico, y a su vez cada médico atenderá varios pacientes. Interesa conocer las fechas de las atenciones.

� No es un atributo de los médicos porque depende de los pacientes

� No es un atributo de los pacientes porque depende de los médicos

� Es un atributo de la relación

AUTORELACIONES

� Ejemplo : En una empresa existen funcionarios y se sabe que unos son funcionarios de otros. Un funcionario puede ser jefe de varios funcionarios y un subordinado es controlado por un único jefe.

RELACIONES MÚLTIPLES

� Ejemplo : Una empresa de construcción, a partir del diseño de sus proyectos, realiza documentos de requerimientos de materiales. Todo requerimiento da origen a uno o más pedidos de compra. Se desea modelar qué requerimientos solicitan qué materiales originando que pedidos.

AGREGACIONES

� Representa asociaciones entre elementos de relaciones y de otros conjuntos de entidades

ESPECIALIZACIONES

� Ejemplo : En los hoteles trabajan empleados, éstos se identifican por su documento (formado por el tipo, país y número). Además, se conoce su nombre, apellido y teléfono. Los empleados pueden ser administrativos o de servicio. De los administrativos interesa registrar los idiomas que sabe hablar.

ENTIDADES DÉBILES

� Ejemplo : Cada hospital tiene varias salas. Cada una de ellas pertenece a un solo hospital. En distintos hospitales puede haber salas con el mismo código, pero esto no puede ocurrir dentro de un hospital.

MER VS UML

� MER:� Se utiliza para modelado conceptual� Cada rectángulo representa un conjunto de entidades� Si dos entidades tienen los mismos valores en todos sus

atributos, son la misma entidad� Representa los aspectos estáticos del sistema

� UML:� Se utiliza para modelo conceptual y diseño lógico� Cada rectángulo representa un conjunto de objetos� Cada objeto tiene atributos y métodos� Cada objeto es diferente de cualquier otro objeto de su

misma clase� Representa los aspectos estáticos pero hay métodos que

representan aspectos dinámicos del sistema

CALIDAD DE ESQUEMAS CONCEPTUALES

� Para asegurar la calidad de los esquemas conceptuales se define un conjunto de propiedades que se deben chequear durante y al final de su desarrollo:� Completitud� Correctitud� Minimalidad� Expresividad� Explicitud

COMPLETITUD

� Un esquema es completo cuando representa todas las características relevantes del problema

� Chequeo:� Controlar que todos los conceptos del problema estén

representados en alguna parte del esquema� Controlar que todos los requerimientos sean realizables

con el esquema� Leer el resultado y compararlo con la descripción

original

CORRECTITUD

� Hay dos tipos:� Sintáctica : Habla de la forma en que se especifica el

esquema con respecto al lenguaje usado para hacer esa especificación

� Semántica : Habla de la forma en que la especificación representa el problema

CORRECTITUD SINTÁCTICA

� Un esquema es correcto sintácticamente cuando las distintas partes de éste están construidas correctamente con respecto al lenguaje utilizado

� Ejemplo: Las agregaciones se construyen sobre una relación, no sobre dos entidades cualesquiera u otra cosa

CORRECTITUD SINTÁCTICA

� Chequear:� Existencia de cardinalidades en cada relación� Existencia de atributos determinantes en cada entidad.

Si no existen, entonces verificar que sea entidad débil con respecto a otra

� Existencia de una y sólo una relación y todas las entidades que intervienen en la misma dentro de cada agregación

CORRECTITUD SEMÁNTICA

� Un esquema es correcto semánticamente si cada elemento del problema se representa utilizando estructuras adecuadas

� Chequear y/o Responder para cada concepto del problema (de la realidad):� ¿Es un atributo, entidad ó relación?� ¿Una sola categoría de entidades o más de una?� ¿Una relación es binaria o múltiple?� ¿Cuál es el mecanismo de determinación del conjunto de

entidades?� Las cardinalidades y totalidades, ¿tienen sentido?

� En general, ¿la representación tiene sentido con respecto a la realidad?.

MINIMALIDAD

� Un esquema es minimal si cualquier elemento de la realidad aparece sólo una vez en el esquema

� Chequear:� Donde está representado en el esquema cada elemento

de la realidad� A qué elemento de la realidad corresponde cada

elemento del esquema� Controlar atributos calculados

EXPRESIVIDAD

� Un esquema es expresivo si representa la realidad en una forma natural que puede ser fácilmente comprensible usando sólo la semántica del modelo

EXPLICITUD

� Un esquema es explícito si no utiliza más formalismos que el diagrama E-R

REFERENCIAS

� Capítulos 3, 14, 21 Elmasri-Navathe� Projeto Lógico e Físico de Banco de Dados

(Setzer)